LTE 시스템에서 Throughput 성능 향상과 Overhead 감소를 위한 자율적 Femto Cell 전송 전력 조절 기법 연구
An Autonomous Power Control Scheme of Femto Cell for Throughput Improvement and Overhead Reduction in LTE systems
- 주제(키워드) Femto cell , Power control , Heterogeneous network , LTE , Throughput , Coverage
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 홍대형
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047218
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 LTE 시스템 기반의 macro cell과 femto cell이 혼재된 환경에서 femto e-UTRAN nodeB (eNB)가 자율적으로 시스템 throughput성능을 향상시키고 femto cell coverage조절을 통해 시스템 overhead를 감소시키기 위한 방법을 제안한다. Macro cell안에 femto cell이 설치 될 때 macro cell과 femto cell에 연결된 모든 user equipment (UE) 각각의 data rate 합이 최대가 되도록 femto cell 전송 전력을 설정한다. 이 때 시스템 overhead로 발생되는 불필요한 handover (HO)와 camp on 문제를 최소화하도록 coverage조절한다. 불필요한 HO는 femto cell의 coverage가 실내 영역보다 큰 경우 femto cell을 지나가는 macro 기지국에 연결된 UE가 femto cell로 HO를 시도하는 것을 의미한다. Camp on 문제는 femto cell coverage가 실내 영역보다 작은 경우 femto 기지국이 설치된 실내에 위치한 UE가 macro cell에 연결되는 것을 의미한다. 여기에서 시스템 throughput 성능 향상을 위한 femto cell 전송 전력과 시스템 overhead 감소를 위한 femto cell 전송 전력은 일치하지 않을 수 있기 때문에 이 둘을 함께 고려하여 femto cell 전송 전력을 설정하는 combined 기법이 필요하다. 본 기법에서는 우선 macro cell과 femto cell이 혼재된 환경에서 모든 UE 각각의 data rate 합이 최대가 되도록 femto cell 전송 전력을 설정한다. 이후 설정된 femto cell 전송 전력에 의한 coverage에서 불필요한 HO 나 camp on 문제가 발생할 경우 femto cell 전송 전력을 조절하여 시스템 overhead를 줄인다. 불필요한 HO event가 발생되면 femto cell 전송 전력을 감소시키고 camp on event가 발생되면 femto cell 전송 전력을 증가시킨다. UE의 위치에 따라 시스템 throughput을 최대화 하는 femto cell 전송 전력이 다르기 때문에 UE의 이동에 따라 최적화된 femto cell 전송 전력은 시간에 따라 계속 변하는 값이다. 제안한 기법의 성능을 도출하기 위해 모의 실험을 구성하고 수행하였다. 단일 femto cell이 설치된 환경과 다수의 femto cell이 설치된 환경에서 시스템 throughput을 최대화하는 알고리즘, overhead를 최소화하는 알고리즘, combined 알고리즘에 대하여 시간에 따른 시스템 throughput 변화와 HO event 수를 도출하였다. 제안한 combined 기법을 이용하여 도출한 sum rate 최대값에 거의 근접하게 다가가는 것을 확인 할 수 있었다. 반면 HO event수는 detect하여 femto cell 전송 전력을 조절하기 때문에 실제로 HO가 일어나지 않아 시스템 overhead를 줄여줄 수 있음을 확인하였다. 이처럼 시스템 throughput과 시스템 overhead를 모두 고려한 제안한 combined 알고리즘은 전체적인 시스템에서의 성능을 향상 시킬 수 있다. 또한, Femto cell이 많이 설치될수록 제안한 방법을 효율적으로 적용 가능함을 확인 하였다
more초록/요약
In this thesis, we propose an autonomous scheme of femto cell transmission (Tx) power in the respects of the system throughput and overhead usage in LTE based two-tier femto cell networks. Target femto cell transmit powers that improve system throughput and reduce system overhead may be different values. Therefore, we propose a combined algorithm that optimizes both the system throughput and the overhead usage. The coverage of a newly deployed femto cell needs be carefully determined to avoid “camp on” and “unnecessary handover (HO)” problems that may incur wasteful overhead requirement. Furthermore, since a newly deployed femto cell incurs interference against user equipments (UEs) in macro cell, optimized coverage of the femto cell is desired for the maximized throughput. To evaluate the proposed algorithm, we assess the performance of the proposed algorithm by computer simulation. Multiple femto cell environment is also considered in the performance evaluation. The performance of the proposed algorithm is compared with those of previously proposed algorithms in the respects of the system throughput and the overhead usage. The simulation results show the outperforming results of the proposed algorithm compared to the previously proposed algorithms.
more